基于BIM技术的工程项目管理探讨.doc

基于BIM技术的工程项目管理探讨王 宇 赵清清 刘 岩（中国建筑科学研究院，北京 100013）【摘 要】BIM研究的目的是从根本上解决项目设计、施工、维护管理各阶段及应用系统之间的信息共享问题，实现全过程的工程信息管理以及建筑生命全周期的管理。本文在分析当前工程项目管理存在问题的基础上，分析BIM管理模式如何最大程度的整合了资源、提高了效率，并探讨了如何借助于工具软件将BIM理念在实践中得以应用。【关键词】工程项目；生命周期管理；BIM1 引言目前，我国是世界上工程建设项目最多的国家，投资额度巨大，建设项目正在向大规模、多专业协同的方向发展，如何有效对建设工程项目进行管理，对于保障资金安全，强化质量监控，控制工程造价，提高投资效益及建筑行业的综合竞争力，具有积极的作用。一般来讲，工程项目的主要参与者，包括业主、设计方、施工方、咨询方与主管部门等，他们大都围绕自身的需求不停地积累各种信息，采用先进的计算机技术对自身的工程信息数据进行管理。但各参与方限于各自所处项目中的业务领域不同和缺乏有效的协同和沟通技术，大都采用各自的工程数据模型，很难或者不能完整地与其他方进行信息交流和共享，即彼此之间的信息是独立的或有限范围内的共享。工程项目的管理往往以切割成块的模式来处理，甚至直到项目竣工时，项目各参与方所能够拥有的项目信息都不是完整的。从整个建筑行业的角度看，这种“割据”形成大量的重复工作，造成资源浪费和效率低下。因此，如果项目各参与方能建立统一的工程数据模型，就意味着成本的节约，并能从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的信息断层和应用系统之间信息独享问题。传统的管理模式已经无法应对项目管理难度增加的趋势。建筑信息模型或工程项目信息集成化管理系统（BIM，Building Information Molding）的发展为实现工程项目生命周期内各环节和专业间采用统一数据模型实现信息共享成为可能，从而进一步提升建筑工程项目管理的水平。2 当前工程项目管理存在的问题工程项目管理的重点在于对成本进行有效的控制，工程项目建设中概算超估算、预算超概算、决算超预算的现象经常存出现，影响着建设工程投资效益，这与传统建设项目管理方式有很大的关系。例如，注重某一阶段或局部成本控制，而忽视了整个项目成本管理；重视竣工结算而忽视初步设计、施图设计阶段的成本管理；重视工程招投标而忽视中标后索赔的成本增加影响；重视工程成本的审核而忽视工程成本的控制。这些现象与工程项目数据量大、各环节数据流通效率低等问题增加了工程项目成本的管理难度有关，以下几点是在成本管控环节中常遇到的一些困难。（1）专业间设计图纸碰撞问题增加施工难度。建筑设计有建筑、结构、给排水、暖通、电气、安全、通信等专业，每个专业的设计图纸单独设计不会有问题，但是各专业合在一起难免会出现问题，虽然现在工程项目越来越复杂，但建筑设计的时间却可能很短。设计单位出图时各专业间图纸碰撞问题经常发生，这是很难避免的。专业间的协调不到位，设计图纸碰撞问题易导致成本增加和工期延误等问题，严重的甚至影响到工程质量安全。（2）工程量计算的准确与否会影响工程造价的高低。工程量的计算是造价控制最繁琐的环节，工程量计算规则多，工作量大，最容易出现多算、重算或漏算的地方。（3）项目施工时各方的合作与协同不到位。现实中项目开始实施后会产生大量的工程数据，项目管理的各部门、各专业获取数据的及时性和准确性不能保证。工程管理人员获取工程数据的能力不足，作业时往往凭借经验，各方的合作与协同难于实现，难免各自为政，最终都会增加工程项目的管理成本。3 工程项目生命周期管理及BIM的引入工程项目的建设工作是有始有终的，从开始到终结的整个建设过程中的各个阶段合在一起就构成了该工程项目的生命周期。工程项目的生命周期从管理层次阶段性工作角度可以分成策划阶段、准备阶段、实施阶段、完工阶段四个主要阶段。其建设程序从业主管理角度划分为项目建议书阶段、可行性研究阶段、设计阶段、实施准备阶段、施工阶段、竣工验收阶段及项目总结评价阶段。各阶段对应的工程成本类型见表1。表1：工程项目生命周期各阶段与建设程序和成本类型对应关系生命周期策划阶段准备阶段实施阶段完工阶段（生产运营）建设程序阶段划分项目建议书可行性研究设计实施准备施工竣工验收项目总结评价不同阶段成本类型投资估算设计概算施工图预算工程结算竣工决算正是由于程建设项目的管理过程被分割成相互分离的管理阶段，在不同阶段中不同参与方建立独享的数据信息，造成信息沟通和共享的障碍极大，随着业主需求的改变以及项目管理技术的迅速发展，项目管理已经向集成化、信息化的趋势发展，为了应对这种发展趋势，工程项目生命周期管理成为必然。工程项目生命周期管理要求实现在项目内各参与方之间的建设工程信息共享，即逐渐积累起来的建设工程信息能根据需要对不同阶段参与项目的业主、设计方、施工方、咨询方与主管部门等保持较高度的透明性和可操作性。这一方面需要项目各参与方改变传统的工作方式，改善相互之间的工作协调和信息交流渠道；另一方面需要应用最新的IT方法为信息的交流和利用提供有力的技术支持。纵观建筑工程领域，能实现这种可能的途径就是BIM管理模式。BIM是以3D技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。除了对工程对象进行3D几何信息描述外，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。BIM是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应付，并为协同工作提供坚实的基础。BIM的价值在于实现工程项目生命周期内各环节和专业间采用统一数据模型实现信息共享。随着三维建筑信息模型数据从规划到设计、施工、运维各个阶段不断得到完整、丰富、整合与升级，其核心价值如可持续设计、大量数据管理、数据共享、工作协同、碰撞检查、成本管理等也不断地得到发挥。4 BIM理念的PKPM软件应用设计阶段创建的大量信息是所有后续阶段的基础。相关数据显示在工程项目开发过程中，对整个项目投资的影响，越在前期的时候，对成本的影响越大，越到后期对成本的影响越小。因此，如果在设计阶段就能迅速准确地统计出建筑的工程量，对工程成本的控制就会更加有力。目前工程概算采用的方法大都是根据技术经济指标等经验数据估算配筋和其他工程量，估算结果与实际差异较大；或者是根据绘制的施工图进行概算工作，但工作量又较大，不方便在结构初步设计时采用。这种状况影响了造价控制工作的开展，业主和设计人员需要一种可以在初步设计阶段时就能够准确快速统计工程量的工具。PKPM系列软件，可以帮助设计人员完成此项工作。PKPM软件的设计思想体现了BIM的核心价值理念，PKPM系列软件集建筑设计、结构设计、设备设计、节能设计及概预算、施工软件于一体，模型数据可以在多数模块间共享。在国家部署BIM发展战略格局下，PKPM也开始向BIM模式方向发展。通过PMCAD和STAT-S已经能实现结构设计和工程概算的协同。设计人员在确定设计方案的同时，可以方便的知道整个工程和各分项工程的混凝土量和钢筋量。根据这些材料用量指标，设计人员若要调整设计方案，只需修改PM模型数据，然后重新统计材料工程量即可。这两项指标为后续施工阶段的成本控制提供重要依据。所以借助于PMCAD和STAT-S可以很方便地得到建筑工程的各种信息，而且能极大地减少因方案调整带来的“返工”成本（图2）。借助PKPM软件建立统一的建筑数据信息模型拥有两大优势：一是操作简便，点菜单即可完成数据输入；二是读取的数据完整，从结构基本信息到钢筋细部构造均能正确读取，只需用户输入少量附加信息。由STAT-S软件接力PKPM结构设计数据作为一种完全的BIM模型数据共享策略，将预算人员从繁琐的录入工作中彻底解放出来。在初步设计阶段，设计人员使用PMCAD建立模型并布置荷载，使用结构软件SATWE等计算结构的内力及各构件的配筋面积信息。这一阶段的钢筋是由SATWE等软件以面积的形式给出，STAT-S软件可以接力SATWE的数据，根据计算配筋面积自动配置钢筋进行钢筋用量的汇总统计。由于自动配筋过程中综合考虑了结构分析软件的计算结果和规范中的相关规定，因此配筋结果与施工图设计阶段生成的实际配筋相差无几，统计得到的钢筋用量准确性很高，完全满足初步设计阶段进行方案比较和控制经济技术指标的要求。图2 PKPM软件工程量统计的流程在施工图设计阶段，结构软件给出各构件的实际配筋并将其保存在数据库中。STAT算量软件可以直接读取SATWE等结构软件生成的配筋数据，进行钢筋统计并生成满足预算要求的统计报表。当需要调整设计方案时，只需要返回到模型中调整相应构件的布置信息，然后重新进行工程量汇总统计即可。设计阶段建立的模型数据，可以在施工、竣工验收等后续阶段中继续使用，可以在此模型数据的基础上加入施工等后续阶段的相关信息，分别实现施工图预算、工程结算及竣工决算的编制工作。5 结束语工程项目生命周期管理和BIM理念代表着建筑行业的发展趋势。实现BIM的关键在于软件、硬件、网络、团队、流程、标准的协调与整合，这是一个长期过程。BIM的实现需要一系列以建模软件为中心的各类分析、可视化、模拟、成本管理、运营管理、成果发布等软件的支持。在依靠高效的专业软件实现各专业内信息共享的基础上，逐步构建和完善融合各专业间信息共享的BIM体系是可行的发展之路。参考文献1 丁士昭工程项目管理M中国建筑工业出版社，20062 刘晴，王建平基于BIM技术的建筑工程生命周期管理研究J土木建筑工程信息技术，2010，3(2)3 何关培BIM总论中国建筑工业出版社，20114 马升军,徐友全全生命周期视角下的工程项目信息管理J项目管理技术，2009，7(2)5 戚安邦，孙贤伟建设项目全过程造价管理论与方法M天津人民出版社，20046 李伟光分专业协作的BIM体系实现J土木建筑工程信息技术，第2卷第3期，2010，3(2)